Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M3/07 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования малого постоянного напряжения, например, при децентрализованном питании отдельных радиоэлектронных узлов.

Известно устройство преобразования напряжения без использования трансформаторных/ элементов, содержащее два полупроводниковых переключатедьных элемента, которые соединены после довательно друг с другом и состояния которых (открытое, закрытое) взаимно противоположны.,: Последовательная цепочка, состоящая из полупроводниковых переключательных , элементов, включается параллельно источнику питания. Паралпельно каждому переключательному элементу включена последовательная цепочка из конденсатора и диода, вследствие чего происходит слежение напряжений, до которых заряжен.каждый конденсатор 1.

Недостатками этого устройства являются большая инерционность и значительныз массогабаритные показатели.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее генератор, который питается от низковольтного источника. Выходной сигнал генератора повышается пьезоэлектрическим трансформатором, выходной сигнал которого выпрямляется диодом для получения постоянного напряжения. Дополнительный диод используется для прибавления напряжения низковольтного источника к выходному напряжению выпрямительного диода С2.

Недостатком известного устройства являются большие потери выходного напряжения при низких уровнях входного напряжения за счет падения напряжения на выпрямительных диодах, что приводит к недостаточно высоким массогабаритным показателямi

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей за счет уменьшения потерь выходного напряжения преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения, содержащий генератор импульсов, вход которого соединен с источником входного напряжения, и фильт рующий конденсатор, включенный между выходными выводами, дополнительно

введены две группы транзисторов, каждая из ко.торьк включает p-fi-p- и h-р-п-транзисторы,причем в первой группе база р-п-р-транзистора соединена с базой и-р-и-транзистора, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с эмиттером и коллектором р-п-р-трайзистора второй группы, база которого соединена с базой п-р-п транзистора второй группы, коллекторы p-h-p-транзистора первой группы и . п-р-Ц-транзистора второй группы подключены к соответствующим обкладкам фильтрующего конденсатора, эмиттер fi-p-n-транзистора второй группы подключен к отрицательному выводу источника входного напряжения, а эмиттер р-1л-р-транзистора первой группы че,рез дополнительно введенный резистор; Подключен к положительному выводу источника входного напряжения и через дополнительно введенный конденсатор к выходу генератора, импульсов,

На фиг. 1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - зависи;мость выходного напряжения отвходного для предлагаемого преобразователя.

Преобразователь (фиг. 1) содержит входной источник 1 постоянного напряжения, генератор 2 импульсов, фильтрующий конденсатор 3, две. группы из биполярных транзисторов 4, 5 и 6 и 7, образующие инжекционную сбор- КУ|резистор 8 и конденсатор 9.

База транзистора 4 с базой транзистора 5,эмиттер и коллектор транзистора 5 соединены с эмиттером и коллектором транзистора 6 соответственно, а база, транзистора 6. соединена с баз,ой транзистора 7, коллекторы транзисторов 4 и 7 подключены к фильтрующему конденсатору 3, а эмиттер транзистора 7подключен к отрицательному выводу входного источника 1 постоянного напряжения, эмиттер транзистора 4 через резистор 8 подключен к положительному выводу входного источника 1 и через конденсатор 9 к выходу генератора 2 импульсов .

Основой преобразователя мапьй постоянных напряжений является инжек- ционная сборка на транзисторах 4-7. В предлагаемом преобразователе, являющемся устройством повышения уровня малого напряжения, используется сложение малых выходных (инжскционных) напряжений каждого из (четырех биполярных транзисторов, входящих в сборку. При подаче напряжения на транзисторную .сборку каждый транзис тор, входящий в нее, работает в инжекционном режиме. В этом случае к коллекторному переходу транзисторов не прикладывается никакого внешнего смещения, а к эмиттерному переходу прикладывается прямое смещение, за счет которого протекает ток эмиттера. При этом носители заряда, инжектированные в базу из эмиттера, будут проходить ее и экстрагировать коллектором. За счет избыточного за ряда основных носителей в коллекторе появляется инжекционное напряжение. Максимальная величина этого на пряжения в основном определяется ра новесной высотой потенциального барьера коллекторного перехода и для кремниевых транзисторов примерно ра на 0,7-0,8 В.Использование нескольJCKK р-п-р- и h-p-n-транзисторов дае возможность повысить максимальную величину выходного напряжения инжек ционной сборки, поскольку р-п переходы транзисторов включены последовательно. Изменяя количество транзисторов в сборке, можно реализоват необходимое выходное напряжение. В определенном диапазоне малых напряжений (десятые доли и единицы вольт) выходное напряжение преобразователя (при заданном входном) с инжекционной транзисторной сборкой оказывается больше (максимально в 2 раза), чем в аналогичном преобраз вателе, использующем выпрямительные диоды. Преобразователь постоянного напр жения работает следующим образом. Постоянное напряжение положительной полярности Ug с источника 1 постоянного напряжения является напряжением питания для генератора 2 импульсов и напряжением смещения дпя инжекционной сборки, состоящей из транзисторов 4-7. Постоянное входное напряжение с помощью генератора 2 импульсов преобразуется в- импульсное напряжение с амплитудой, примерно равной Ug. По цепи резистора 8 задается напряжение смещения для инжекционной сборки. С помощью конденсатора 9 осуществляется сложение напряжений на входе инжекционной сборки. При поступлении:, импульсов с генератора 2 на вход инжекционной транзисторной сборки на ее выходе тоже появляются импульсы напряжения. С помощью фильтрующего конденсатора 3 выходное напряжение преобразуется в постоянное. Схемы генераторов прямоугольных импульсов хорошо известны. В предлагаемом устройстве, например, может быть использован генератор, собранный по схеме мультивибратора.. Таким образом, за счет использования инжекционной сборки на транзисторах 4-7.,преобразователь малых постоянньк напряжений харакуеризуется низкими потерями напряжения,.., Уменьшение потерь выходного напряжения позволяет уменьшить энергоемкость внешних источников питания, что особенно перспективно дпя устройств$ питающихся от батарей. Преобразователь малых постоянных напряжений может быть реализован в интегральном исполнении.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий генератор импульсов, вход которого соединен с источником входного напряжения, и фильтрующий конденсатор, включенный между выходными выводами, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью улучшения массога